KR20200142694A - 방청 성능을 갖은 저기포성 고 알칼리 탈지제 조성물 - Google Patents

Abstract

알칼리제 5 내지 35 중량%, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르 0.1 내지 1.0 중량%, 저기포성 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르 0.1 내지 2.0 중량%, 음이온 계면 활성제인 폴리에테르 포스페이트 에스터 0.2 내지 3.0 중량%, 그리고 탄소수 3 ∼ 9개의 카르복실산 메틸옥시란 중합체 1 내지 1.5 중량%, 킬레이트제인 EDTA-4Na 1 내지 5 중량% 및 나머지 물로 구성되는 것을 특징으로 하는 방청 성능을 갖는 고 알칼리성 탈지제 조성물.

Description

방청 성능을 갖은 저기포성 고 알칼리 탈지제 조성물 {A Low Foaming and High Alkaline Degreasing Agent Composition Having Anticorrosion}

본 발명은 방청 성능을 갖는 저기포성 고 알칼리 탈지제 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 자동차 및 가전제품 외장재의 재료가 되는 냉연강판은 물론 냉연강판 표면에 각종 도금 및 도장처리를 하여 생산하는 도금강판 및 도장(칼라)강판을 생산하는 철강회사의 제조공정 중 강판 표면을 세정하는 각종 전처리 세정구간에서 사용되고 있는 알칼리 탈지제에 관한 것이다.

일반적으로 냉간압연을 하는 냉연공장에서는 압연공정 또는 그 전 공정에서 강판표면에 묻은 압연유와 같은 기름 및 이물질을 제거하기 위하여 소둔작업 전에 강판표면을 청정하게 하기 위해 탈지하게 된다. 또한 강판 표면에 각종 도금 및 도장을 하는 도금공장 및 칼라강판공장에서는 도금 및 도장처리 전에 강판표면에 도유되어 있는 방청유를 제거하기 위한 목적으로 탈지를 한다.

현재 널리 사용되고 있는 알칼리 탈지제는 주성분이 알칼리제인 수산화나트륨 및 수산화칼륨, 규산소다류인데, 강판표면에 오염되어 있는 압연유 또는 방청유와 알칼리제가 상호 비누화 반응을 일으켜 비누가 생성되면서 물에 용해되는 원리를 이용한 것으로서 비누화반응이 일어날 수 있는 70℃ 이상의 온도에서는 양호한 탈지성능을 나타내지만 온도가 떨어질 경우에는 그 성능이 급격히 저하된다. 따라서 70℃ 미만 온도에서는 비누화 반응이 원활히 일어나지 않아 탈지력이 급격히 감소하기 때문에 낮은 온도에서도 표면장력을 낮출 수 있는 각종 계면활성제류의 혼합물인 첨가제를 혼입함으로써 흡습성, 삼투, 유화, 분산작용을 촉진하여 탈지력을 향상시켜 준다.

그러나 이 경우 다량의 첨가제를 혼입시킴에 따라 표면장력의 감소에 따른 다량의 기포가 발생하여 탈지액이 설비 밖으로 넘쳐 작업환경의 오염 및 설비를 부식시킴은 물론 약품 소요량을 증대 문제점이 있었으며 만족스러운 탈지력을 구현하기가 어려웠다.

철강제품을 생산하는 냉연공장과 도금공장, 칼라강판공장의 탈지공정은 도 1에서와 같이 크게 침적탈지 구간, 전해탈지 구간, 수세 구간, 건조 구간 등 4단계로 나누어 지는데, 이들 구간 중 탈지성능과 밀접한 관련이 있는 침적탈지 구간과 전해탈지 구간에서는 알칼리 탈지용액을 사용하여 세정을 한다. 이때 스트립 표면에 묻어 있는 압연유 및 오일, 유기물 등은 탈지제의 주성분인 알칼리 용액과의 비누화 반응을 통하여 비누가 생성되면서 세정되게 되며, 이 경우 세정력은 탈지액 온도에 매우 크게 영향을 받는데, 통상적으로 비누화 반응이 원활하게 이루어지는 80℃ 이상의 온도조건 하에서 우수한 세정성을 나타낸다.

그러나 최근에는 각종 계면활성제류를 첨가하여 60℃에서 탈지가 가능한 저온탈지제와 30℃ 이상의 상온조건에서 탈지하는 상온탈지제 등이 개발되어 사용되고 있다.

일반적으로 탈지공정에서 강판표면 세정성에 영향을 미치는 인자들로는 제 2 도에 나타난 바와 같이 강판표면에의 유분과 철분 부착량, 유막의 열 열화성 및 알칼리 세정조건 등이 있는데, 이들 영향 인자들 중 대부분은 압연공정과 관련된 것들이며, 탈지공정과 직접적으로 관련된 영향인자로는 알칼리 세정조건뿐이다. 알칼리 세정조건과 관련된 세부 항목들로는 알칼리 농도, 브러쉬 효과, 탈지 탱크 온도, 세정 첨가제의 종류 및 농도 등이 있는데, 이중 탈지 탱크의 온도와 첨가제의 종류 및 농도가 가장 큰 영향을 미친다.

더욱 상세하게는 한국 공개특허공보 제2003-0054383호에는 온도 별 탈지율의 차이를 실험을 통하여 나타내고 있다. 한국 공개특허공보 제2006-0072352호와 한국 공개특허공보 제2003-0054383호에서는 작업 온도가 55 내지 65℃의 저온에서도 탈지를 가능하게 하는 계면활성제 및 기타 첨가제에 대한 부분을 자세히 설명하고 있으나 이 또한 스팀이 필요한 온도이다.

한국 등록특허 제10-1070127호에서는 20 내지 40℃의 상온에서 사용 가능한 새로운 탈지첨가제 조성물을 제공하고 있으나 생산현장에 적용시 탈지제와 첨가제의 농도를 각각 별도 관리하는데 많은 어려움이 초래되었으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 한국 공개특허공보 제2012-0098536호에서는 탈지제와 첨가제가 혼합된 새로운 상온복합탈지제 조성물을 제공함은 물론 작업온도 강하에 따른 탈지력 저하현상을 극복하기 위한 목적으로 전해탈지구간에서 발생하는 열을 침적탈지구간의 탱크와 상호 교차, 순환시켜 재사용케 하여 스팀의 사용 없이 탈지를 하는 탈지방법을 제시하였으나 이로 인하여 깨끗하게 관리되어야 할 전해탈지탱크(2)내의 탈지제의 오염이 빠르게 진행되어 이로 인한 탈지불량 및 탈지관련 결함발생이 유발됨은 물론 탈지액 교체시기가 빨라지는 새로운 문제점들이 야기되어 왔다.

알칼리 탈지제와 관련한 미국 등록특허 제5114607호 및 제5152933호에서는 탈지제에 함유된 계면활성제들의 작용에 의한 표면장력의 감소에 따른 다량의 기포 발생으로 탈지액이 설비 밖으로 넘쳐 작업환경 오염 및 설비의 부식, 약품 소요량 증대 등의 문제점들을 해결하기 위한 목적으로 저기포성 계면활성제인 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르(Polyoxyethylene Polyoxypropylene Alkyl Ether : R-O-(CH₂CH₂O)_n-(CH₃CH₂CH₂O)_m-H)를 함유한 새로운 조성물의 탈지제를 안출, 제시하였다.

또한 강판 표면의 압연유 및 방청유를 세정시 비이온계 계면활성제인 폴리옥시 에틸렌 라우릴에테르(C₁₂H₂₅-O-(CH₂CH₂O)_n-H, n = 6 ∼ 9)는 매우 뛰어난 탈지 성능을 나타내는 것으로 알려져 있다.

상기한 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르와 폴리옥시 에틸렌 라우릴에테르는 알칼리제의 농도가 10% 이상인 고 알칼리 용액과 혼합, 사용할 경우 내알칼리성이 취약하여 완전 용해되지 않고 부유되어 층 분리가 발생하는 치명적인 문제점이 있었다. 따라서 이들은 우수한 성능을 가진 세정원료 임에도 불구하고 생산현장의 탈지공정에의 적용에 많은 제약과 한계가 존재하였다.

한편 한국 특허등록 제10-0690271호에서는 피로인산칼륨을 첨가하여 금속 표면에서 부식 등의 문제를 해결한 약알칼리 탈지 세정제의 제조 방법을 제시하여 철강류의 알칼리 부식 등을 억제하는 효과를 구현하였으나, 고농도 알칼리 탈지제 의 경우에는 원하는 방청효과를 구현하는 것이 불가능하였다.

따라서 본 발명에서는 각종 철강제품을 생산하는 냉연공장 및 도금공장, 칼라강판공장 등의 탈지공정에서 35% 이하의 고 알칼리 조건하에서도 층 분리 없이 안정적인 성상을 유지함은 물론, 30℃ 이상의 온도조건하에서 기존 상온 및 저온 탈지제와 성능 비교시 동일한 조건하에서 20% 이상의 우수한 세정력과 뛰어난 부식억제력을 갖는 고 알칼리성 탈지제를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명을 통하여 30℃ 이상의 온도조건하에서 미려한 표면품질이 요구되는 냉연, 도금, 도장강판 생산공장에서 사용이 가능한 방청효과를 갖는 저기포성 고 알칼리 탈지제 조성물이 제공되고, 이러한 고 알칼리 탈지제는 탈지공정에 적용시 우수한 세정력은 물론 부식과 관련한 각종 결함발생률 저감을 통한 원가절감 효과와 뛰어난 광택의 미려한 표면품질의 철강제품의 생산으로 품질향상이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 고 알칼리성 탈지제는 철강공장 탈지공정에 적용시 제 3 도에서와 같이 탈지액 희석탱크(5)에 정수나 이온교환수(10)를 탱크용량의 2/3정도 공급하고, 탈지액 저장탱크(4)에 저장되어 있는 고 알칼리성 탈지제 원액을 정수 또는 이온교환수 총량의 2.0 내지 10.0 중량%를 추가로 공급하여 최종 희석액의 알칼리 농도가 0.5 내지 3.0 중량%가 되도록 상호 혼합, 희석시킨다.

이후 침적탈지 순환탱크(6)와 전해탈지 순환탱크(7)로 이송하여 탈지액의 온도가 30℃ 이상의 조건에서 강판 표면을 세정하는 것으로서, 그 구성 성분으로는 크게 알칼리제와 계면활성제류, 친수제(Hydrotropes) 및 킬레이트제 등이 함유된다.

이중 알칼리제의 경우, 수산화나트륨, 수산화칼륨을 주로 사용하는데, 비연속식 소둔을 하는 라인의 경우에는 소둔과정에서 코일(Coil)내 상호 접촉하고 있는 강판 표면이 서로 달라 붙는 결함이 발생되는 것을 방지하기 위하여 규산소다류(올소 규산소다, 메타규산소다, 규산소다)를 사용하며 5 내지 35 중량%의 범위로 첨가한다.

계면활성제류로는 본 발명의 목적에 부합하도록 뛰어난 세정력을 가진 비이온계 계면활성제인 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르(C₁₂H₂₅-O-(CH₂CH₂O)_n-H, n = 6 ∼ 9]를 0.1 내지 1.0 중량%, 저기포성을 갖는 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르(Polyoxyethylene Polyoxypropylene Alkyl Ether : R-O-(CH₂CH₂O)_n - (CH₃CH₂CH₂O)_{m -}H]를 0.1 내지 2.0 중량%, 카르복실산 메틸옥시란 중합체 0.1 내지 0.15 중량%를 첨가하여 혼합한다.

일반적으로 알칼리 함량이 25 중량%를 초과한 경우에는 강한 알칼리성으로 인하여 탈지제 중에 함유되어 있는 각종 핵심 세정 성분원료들이 파괴, 분리되어 층분리가 발생하는 치명적인 문제가 발생한다. 본 발명에서 사용한 세정제 원료인 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르와 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르 역시 알칼리에 매우 취약하여 10 중량% 이상의 알칼리 조건하에서는 오랜 시간 동안 교반을 하더라도 완전히 혼합, 용해되지 않고 도 4에서와 같이 희뿌옇게 분산되어 있다가 30 분 이상 방치 시 분리되어 층 분리가 발생하는 치명적인 결함이 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 층 분리의 발생의 원천적인 방지는 물론 탈지제의 세정력 증대 및 뛰어난 방청성능의 부여를 목적으로 내알칼리성이 우수하고, 가용화 작용을 하며, 부식방지 효과가 뛰어난 음이온계 계면활성제인 폴리에테르 포스페이트 에스터(Poltether phosphate ester)를 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르와 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르 투입량을 합산한 양과 동량만큼 0.2 내지 3.0 중량% 범위로 첨가한다.

폴리에테르 포스페이트 에스터 첨가량 = 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르 투입량 + 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르 투입량 또한 친수제(Hydrotrope)인 탄소수가 3 ∼ 9개의 카르복실산, 메틸옥시란 중합체(Methyl-oxirane polymer, C3 ∼ C9 acid carboxylate)를 1 내지 1.5 중량% 첨가하여 세정력 증대는 물론 장기 보관 시 석출에 의한 층 분리의 발생을 원천적으로 방지하였으며, 기타 경도성분 및 각종 금속이온들에 의한 세정 방해작용을 봉쇄하기 위해 킬레이트제인 EDTA-4Na를 1 내지 5 중량% 첨가한다.

본 발명을 통하여 제공되는 방청성능을 갖는 저기포성 고 알칼리 탈지제는 음이온계면활성제인 폴리에테르 포스페이트 에스터의 작용으로 고농도 알칼리 조건하에서 층 분리가 발생하여 제품화가 불가능한 비이온 계면활성제인 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르와 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르를 25 중량% 이상 35 중량% 이하의 고 알칼리 탈지용액 속에 완전 용해되어 안정한 성상이 지속되도록 하였으며, 뛰어난 방청성능과 습윤작용을 통하여 부식으로 인한 각종 결함의 발생이 획기적으로 감소됨은 물론 뛰어난 탈지성능을 갖는다.

또한 본 발명에 의해 고 알칼리 탈지액 속에 용해되어 함유되는 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르와 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르의 습윤, 유화, 분산작용에 의해 강판표면으로부터 오염물질들이 완전 분리, 제거되도록 한다. 또한 분리된 오일성분들을 친수제(Hydrotrope)인 탄소수 3 ∼ 9개의 카르복실산, 메틸옥시란 중합체의 작용에 의해 탈지용액 속으로 완전 용해, 제거되도록 하여 온도 하락시의 탈지력 저하는 물론 유화 불안정으로 인한 압연유 및 기타 유기물들이 상층부로 부유되어 각종 결함들을 발생시키는 문제들을 해결하였다.

도 1은 알칼리 탈지공정의 설비 구성과 작업 조건에 관한 것이다.
도 2는 알칼리 탈지공정에서의 강판 부착물의 세정성에 미치는 영향 인자에 대한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈지 공정의 평면도이다.
도 4는 고 농도 알칼리 용액중 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르의 층분리 발생 과정을 나타낸 것이다.
도 5는 탈지성능 실험방법 순서에 관한 것이다.
도 6은 탈지율(%) 측정에 사용된 LECO사 표면잔류탄소측정기 사진이다.
도 7은 본 발명에 의한 고 알칼리성 탈지제의 탈지성능 비교실험 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 의한 고 알칼리성 탈지제의 거품발생량 비교 사진이다.
도 9는 본 발명에 의한 고 알칼리성 탈지제의 방청성능 비교 실험결과를 나타낸 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 고 알칼리성 탈지제는, 알칼리제로 수산화나트륨 또는 수산화칼륨, 규산나트륨류의 알칼리제 5 내지 35 중량%, 핵심 세정성분으로 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르[C₁₂H₂₅-O-(CH₂CH₂O)n-H, n = 6 ∼ 9] 0.1 내지 1.0 중량%, 저기포성에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르(Polyoxyethylene Poly- oxypropylene Alkyl Ether : R-O-(CH₂CH₂O)_n - (CH₃CH₂CH₂O)_m-H]를 0.1 내지 2.0 중량%, 음이온 계면활성제인 폴리에테르 포스페이트 에스터(Poltether phosphate ester) 0.2 내지 3.0 중량%, 그리고 친수제로 탄소수 3 ∼ 9개의 카르복실산 메틸옥시란 중합체 1 내지 1.5 중량%, 기타 경도성분 및 각종 금속이온들에 의한 세정 방해작용을 봉쇄하기 위해 킬레이트제인 EDTA-4Na 1 내지 5 중량% 및 나머지 물로 구성되는 것을 특징으로 하며, 30℃ 이상 온도조건 하에서 사용 가능한 방청성능을 갖는 저기포성 고 알칼리 탈지제로서 탈지공정의 세정력 극대화는 물론 보다 차별화된 미려한 표면품질의 철강제품 생산이 가능하도록 하였다.

본 발명의 실시예에 따른 방청성능을 가진 고 알칼리성 탈지제를 구성함에 있어, 해당 조성물의 함유량을 상기와 같이 한정한 이유는 다음과 같다.

먼저 알칼리제의 경우 그 함량을 5 내지 35 중량%로 수치 한정한 이유는, 일반적으로 탈지라인에서는 탈지제 원액을 물에 희석하여 알칼리제의 농도를 1 내지 5 중량%로 조제 후 사용하기 때문에, 탈지제 원액 중에 함유된 알칼리제의 농도가 10 중량% 미만일 경우, 다량의 탈지제가 투입, 사용되어야 하기 때문에 그로 인한 운송비 증가로 원가가 상승하는 문제가 있다. 또한, 알칼리제의 농도가 35 중량%를 초과할 경우, 강한 알칼리성으로 인하여 탈지제에 함유되어 있는 각종 핵심 세정성분 원료들이 용해 되지 않고 층 분리가 발생하는 치명적인 문제가 발생하기 때문이다. 본 발명에서 대부분의 계면활성제들이 20 중량% 이상의 고농도 알칼리 조건하에서는 층 분리가 발생함에도 불구하고 35 중량%까지 농도범위를 증대시킨 이유는 적은 양의 탈지제 투입으로도 현장에서의 농도관리가 가능하도록 하여 소모량 감소로 인한 운송비 절감 및 탈지제의 사용기간 연장에 따른 탈지제 재고관리를 보다 용이하게 하기 위함이다.

핵심 세정성분인 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르(C₁₂H₂₅-O-(CH₂CH₂O)_n-H, n = 6 ∼ 9)의 경우, 함유량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 농도가 너무 낮아 원하는 세정력을 기대할 수 없으며, 함유량이 1.0 중량%를 초과하는 경우에는 용해성 및 안정성이 떨어져 층 분리, 부유 등의 문제가 발생될 수 있어 0.1 내지 1.0 중량% 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다. 한편 본 발명에서는 에틸렌옥사이드(EO)의 몰수(n)의 몰수(n)를 6∼9로 한정 하였는데, n = 5이하인 경우에는 습윤성과 세정력이 저하되어 원하는 만큼의 탈지성능의 확보가 어렵고, n = 10 이상인 경우에는 상온에서 고형화되어 탈지제 제품 생산 시 원료취급상에 많은 애로점을 유발시키는 문제가 있기 때문이다.

저기포성 계면활성제 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르(R-O-(CH₂CH₂O)_n-(CH₃CH₂CH₂O)_m-H)의 경우 0.1 중량% 미만으로 함유된 경우에는 탈지력 저하 및 다량의 거품이 발생할 수 있으며, 2.0 중량% 초과시 과량투입으로 인한 원가 측면에서 경제성 열위 문제 및 고 알칼리 조건하에서 층 분리가 발생하기 때문에 0.1 내지 2.0 중량% 범위 내에서 함유하는 것이 바람직하다.

음이온 계면활성제인 폴리에테르 포스페이트 에스터(Poltether phosphate ester)의 경우, 0.2 중량% 미만 함유시 세정력 감소 및 부식에 의한 각종 결함과, 탈지액에 층 분리가 발생하게 되며, 3.0 중량% 이상 함유 시 가격이 매우 고가인 관계로 원가의 상승으로 인한 가격 경쟁력이 떨어지는 문제가 있다. 따라서 탈지액에서의 층 분리 발생의 원천적인 방지와 탈지제의 세정력 증대 및 방청성능의 부여를 위해서는 폴리에테르 포스페이트 에스터를 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르와 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르의 투입량을 합산한 양만큼인 0.2 내지 3.0 중량% 범위로 한정하였다. 이때 폴리에테르 포스페이트 에스터의 투입량이 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르와 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르의 투입량을 합산한 양 보다 적을 경우 층분리가 발생하게 된다.

킬레이트제의 경우, 탈지액중에 함유된 경도성분 및 금속이온들에 의한 탈지력 저하 및 슬러지 생성, 이물묻음의 발생을 원천적으로 억제하고 탈지과정에서 강판 표면의 산화변색을 방지하는 작용을 하게 된다. 그러나, 그 함유량이 1.0 중량% 이하일 경우에는 경도성분 및 금속이온들에 의한 슬러지 생성, 이물묻음, 점녹 발생과 같은 각종 결함발생을 방지할 수 없으며, 5.0 중량% 이상일 때에는 가성소다 용액의 젖음성을 저해하게 되므로 1.0 내지 5.0 중량% 첨가함이 바람직하다.

상술한 구성을 참고하여 본 발명의 탈지방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 상기 고 알칼리성 탈지제 원액은 강판의 탈지 작업시 경도성분(Ca²⁺, Mg²⁺)들을 제거한 정수나 이온교환수를 사용하여 1 내지 2.5 % 로 희석한 후 30℃ 이상의 온도에서 사용하는 것을 특징으로 하는 강판 탈지방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명에 사용된 구성성분 및 역할을 살펴보면 주성분은 알칼리제는 냉간압연 과정을 거친 스트립 표면에 잔류하고 있는 압연유 성분 및 철분이나 방청유가 도유되어 있는 강판 표면에 작용하여 쉽게 용해, 제거될 수 있는 상태로 만들어 준다.

즉, 습윤, 침투, 분산작용을 하는 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르와 에틸렌옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르 그리고 음이온 계면활성제인 폴리에테르 포스페이트 에스터가 스트립 표면에 부착된 오염물질들에 쉽게 침투할 수 있도록 젖음성을 좋게 하고 유화작용을 촉진시켜 탈지력을 향상시키는 작용을 하게 된다.

탈지액의 표면장력을 저하시켜 삼투, 유화, 분산작용을 하는 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르와 에틸렌옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르 및 폴리에테르 포스페이트 에스터는 고체와 액체간의 계면에 흡착되어 계면에너지를 감소시켜 고체와 액체간 존재하는 고유의 열역학적 안정도를 감소시키고, 이온 해리성 용액 중에서 ζ-전위를 증가시켜 분산입자간 정전기적 반발력 증대에 의한 상호응집을 저지하게 된다. 또한, 고체 분산입자에 흡착되어 입자주변에 용매화층 을 형성하여 분산입자들이 응집하는 것을 방지시키는 작용을 하게 된다.

또한 탄소수 3 ∼ 9개 카르복실산, 메틸옥시란 중합체는, 친수제로서 모든 핵심원료들의 용해성을 증대시켜 주어 석출을 방지하며, 안정적으로 성능을 발휘할 수 있도록 보조해 주며, 강판으로부터 분리되어 나온 기름성분들이 탈지용액 속으로 용해되도록 하는 역할을 수행한다.

한편 저기포성 계면활성제인 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르는 안정적으로 세정성능을 발휘할 뿐만 아니라 탈지액의 거품발생을 억제해 주는 보조 기능도 수행한다.

또한 본 발명에서 가장 핵심적 역할을 수행하는 음이온 계면활성제인 폴리에테르 포스페이트 에스터는 고 농도의 알칼리 용액 조건하에서 우수한 세정력을 가진 폴리 옥시에틸렌 라우릴 에테르가 용해되지 않고 분리, 석출되어 층 분리가 발생하는 것을 고 농도 알칼리 용액 속으로 다시 가용화되도록 하여 맑고 투명한 상태로 제품의 성상을 안정화시켜 주고 각각의 구성 성분들이 상호작용을 통하여 뛰어난 세정력을 나타낼 수 있도록 함은 물론 함유되어 있는 인산염 성분이 매우 만족스러운 방청 효과를 제공한다.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.

<실시예 1>

본 발명에 의한 고 알칼리성 탈지제를 수산화나트륨 30 중량%, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르 0.7 중량%, 저기포성에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르 0.3 중량%, 폴리에테르 포스페이트 에스터 1.0 중량%, 그리고 친수제로 카르복실산 메틸옥시란 중합체 0.5 중량% 및 EDTA-4Na 3.0 중량%를 첨가하고 나머지를 정수로 채워 500 mL를 조제하였다. 상기와 같이 조제한 탈지제 100 mL를 정수 또는 이온교환수 900 mL와 혼합하여 10배 희석시킨 후, 탈지액의 온도를 30℃, 45℃, 60℃, 75℃로 조절하고 도 5와 같은 방법으로 탈지실험을 실시한 다음, 도 6의 LECO사 표면잔류탄소측정기를 이용 탈지율(%)을 정량적으로 평가하고, 국내 대형 철강사인 P 제철과 H제철에 공급중인 C사의 상온탈지제와 독일 H사의 저온탈지제와 성능비교를 하여 그 결과를 표 1과 도 7에 나타내었다.

	30℃	45℃	60℃	75℃
저온탈지제	64.7	72.7	90.5	83.9
상온탈지제	89.9	91.3	91.9	92.6
본 발명	91.8	92.6	93.8	94.7

<실시예 2>

본 발명에 의한 고 알칼리성 탈지제의 적정 희석 사용농도를 알아보기 위하여 실시예 1에서 조제한 탈지제를 사용하여 정수와의 희석비율을 변화시키면서 탈지제의 함량이 각각 1 %, 5 %, 10 %, 15 %, 20 %인 용액을 제조하고, 35℃의 온도조건 하에서 도 5와 같은 방법으로 탈지실험을 실시한 다음, 도 6의 LECO사 표면잔류탄소 측정기를 이용 탈지율(%)을 정량적으로 산출하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

측정결과, 고 알칼리성 탈지제의 농도가 증가할수록 탈지력도 비례하여 증가하였으며, 고 알칼리성 탈지제의 함량이 5.0 % 미만인 경우에는 탈지력 저하로 인한 탈지불량, 이물묻음, 점녹(Pin point rust)과 같은 결함이 발생되어 사용이 불가능 하였으며, 15.0 % 이상의 농도에서는 탈지력은 대폭 상승하였으나 과다 투입으로 인한 철강회사의 생산 원가가 상승하는 문제점이 있어 탈지제의 함량을 5.0 내지 15.0 %로 한정하였다.

	고 알칼리성 탈지제 함량(%)
	1.0 %	5.0 %	10.0 %	15.0 %	20.0 %
탈지율(%) (35℃)	82.3	89.9	93.8	94.5	95.8
탈지율(%) (35℃)	81.7	90.7	94.2	94.7	96.5
탈지율(%) (35℃)	82.5	90.1	93.6	95.1	96.3
평균(%)	82.2	90.7	93.9	94.8	96.2

<실시예 3>

독일 H사의 저온탈지제와 국내 C사의 상온탈지제와 함께 실시예 1에서 조제한 본 발명에 의한 고 알칼리성 탈지제를 정수 또는 이온교환수로 각각 10배 희석한 후, 3개의 250 mL메스실린더에 각각 50 mL씩 채운 다음, 한 손으로 입구를 막고 상하로 30회 격렬히 흔들어 준 후 발생된 거품(기포)의 양을 측정하여 그 결과를 다음의 표 3과 도 6에 나타내었다.

제품 종류	H사 저온탈지제 (60℃)	C사 상온탈지제 (30℃)	본 발명 고 알칼리성 탈지제 (30℃)
거품 높이 (mm)	32	19	6

<실시예 4>

본 발명에 의한 고 알칼리성 탈지제의 방청성능을 알아보기 위하여 실시예 1에서 조제한 탈지제를 사용하여 정수로 희석시켜 탈지제의 함량이 10 %인 용액을 제조하고(A시료), 동일한 방법으로 독일 H사의 저온탈지제 함량이 10 %인 용액을 제조(B시료)하여 각각 35℃ 및 60℃ 온도조건 하에서 도 7과 같은 방법으로 탈지실험을 실시한 다음, 탈지를 하여 깨끗해진 강판 표면에 스프레이로 수돗물을 분무하고 방치하여 5시간 후에 부식발생 정도를 비교한 결과를 도 9에 나타내었다.

본 발명을 통하여 제공되는 저기포성 고 알칼리 탈지제는 비이온계 계면활성제인 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르와 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르가 각각 뛰어난 세정력과 탁월한 저기포성을 갖고 있음에도 불구하고 내알칼리성이 취약하여 층 분리가 발생함에 따라 알칼리 탈지제 원료로 사용하는데 많은 제약이 있었으나, 본 발명에서는 내알칼리성이 우수하며 방청성능을 겸비한 음이온 계면활성제인 폴리에테르 포스페이트 에스터를 사용, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르와 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르의 투입량을 합산한 양만큼 혼합하고 보조제로서 친수제인 카르복실산 메틸옥시란을 첨가하여 35 중량% 고 농도 알칼리 용액 하에서도 층 분리 없이 완전 용해되어 안정한 성상이 유지되도록 하였다.

그 결과로서, 각 세정원료들간의 상호 상승작용을 통하여 매우 안정적이고 탁월한 세정력을 발휘하게 되었으며, 세정력 증대에 의한 철강제품의 표면품질 향상과 방청작용에 의한 부식억제 작용으로 품질향상은 물론 각종 결함발생 원인을 원천적으로 차단하여 불량률 감소와 원가절감이 가능한 효과를 얻을 수 있었다.

이상 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1. 침적탈지 탱크
2. 전해 탈지 탱크
3. 수세 탱크
4. 탈지액 저장탱크
5. 탈지액 희석탱크
6. 침적탈지 순환탱크
7. 전해탈지 순환탱크
8, 9. 정수 및 이온교환수 공급탱크
10. 정수 및 이온교환수

Claims (1)

1. 알칼리제 5 내지 35 중량%, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르 0.1 내지 1.0 중량%, 저기포성 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록 공중합체 알킬 에테르 0.1 내지 2.0 중량%, 음이온 계면 활성제인 폴리에테르 포스페이트 에스터 0.2 내지 3.0 중량%, 그리고 탄소수 3 ∼ 9개의 카르복실산 메틸옥시란 중합체 1 내지 1.5 중량%, 킬레이트제인 EDTA-4Na 1 내지 5 중량% 및 나머지 물로 구성되는 것을 특징으로 하는 방청 성능을 갖는 고 알칼리성 탈지제 조성물.

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